基于有限元带隔板双槽钢焊接梁焊接仿真优化

针对工业生产中广泛使用的带隔板双槽钢焊接梁在焊接成型过程中的变形,通过有限元技术模拟真实的焊接过程和焊接顺序,实现了焊缝焊接顺序的最优化.首先建立焊接梁有限元模型,定义材料属性,确定边界条件以及热源的类型及其大小.然后通过有限元技术模拟焊接过程,再现了焊缝填充物的生成过程.通过优化焊缝的焊接顺序达到了控制变形并使其最小的目的.最后分析结果,得到了焊接变形的理论依据.     

焊接凝固裂纹驱动力的分析与模拟

分析了焊接构件中熔池变形及凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响,建立了不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场的数值模拟模型,并对凝固裂纹的驱动力进行了计算.通过单元再生方案,消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响;通过增大材料的线膨胀系数,考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响,最终得到了各种条件下的焊接应力-应变场.     

基于椭球热源的汽车车身中厚板焊接仿真

中厚板大量使用在汽车车身结构中,且汽车中厚板的工艺主要是焊接,其焊接过程复杂.为了提高汽车企业生产效率,有必要对中厚板焊接进行研究.传统焊接仿真采用移动高斯面热源,然而对于中厚板,熔深方向仿真效果较差.本文建立厚板焊接数值计算模型,通过三维移动椭球热源,模拟焊接过程中热量输入,获得焊接全过程三维温度场分布,为实际生产提供了理论依据.     

船体焊接变形及调控

在船体建造过程中,大量焊接构件的变形不利于船体制造,从而影响到船舶建造的质量和周期.为解决这一问题,本文通过对船体焊接过程中构件焊接变形产生的原因及其影响因素进行了综合分析,在考虑船体构件建造过程中各阶段特点的基础上,总结了船体拼板焊接、T型材焊接、合拢焊接等工艺方法,从而有效地减小了焊接变形,满足了船体建造精度、使用性能的要求.     

轨道车辆铝合金车体焊接变形控制研究

轨道车辆车体在焊接过程中具有焊接变形难以控制特点,通过对轨道车辆铝合金车体组焊焊接变形的研究,分析了焊接变形产生的原因,总结了不同焊接产生变形规律及工艺控制措施,实现了车体尺寸有效控制,保证了产品品质.     

镀锌生产线中的激光焊接-剪切一体机

针对镀锌生产线的特点,介绍了镀锌生产线中激光焊接-剪切一体机的总体结构.主要由出(入)口单元和激光焊机设备单元组成.研究了激光焊接-剪切一体机的光路系统,在带尾(带头)准备时,激光通过剪切头完成带尾(带头)的剪切.在焊接过程中,激光通过焊接头完成钢板的焊接.激光焊接-剪切一体机的伺服系统极其复杂,由14个伺服电机完成:激光架生产线方向移动、带钢间隙生产线方向调整、激光架过程梁方向移动、带钢手动对中调整、带钢人(出)口对中调整、压轮过程梁方向移动、剪切头竖直方向移动、焊接头竖直方向移动、带钢中性层调整.     

镀层对活塞杆连续驱动摩擦焊焊接质量的影响

为满足液压缸活塞杆强度和质量要求,引入了活塞杆连续驱动摩擦焊焊接工艺.该文通过设计合理的焊接接头形式和焊接工艺流程,探讨了镀层对摩擦焊接头焊接质量的影响.通过小批量的生产验证、相关检测及装机试验,摩擦焊焊接接头满足了主机的使用和可靠性要求.     

X80钢与35CrMo钢的焊接工艺研究

通过对X80钢与35CrMo钢焊接性的研究,制定了焊接工艺方案.采用钨极氩弧焊根焊、自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面.研究结果表明,提出的焊接工艺符合相关技术标准要求,在隔水管制造中可以进行实际焊接.     

协同式CO2焊短路过渡模糊控制系统研究

介绍了一种在波形控制基础上,采用电弧自身传感的协同式模糊控制方法对焊接过程参数进行实时控制的逆变式CO2焊机控制系统.它通过电弧自身传感对CO2焊接过程有重要影响的短路过渡频率的检测,通过模糊处理和模糊判决之后,实时的对电弧电压进行控制,以保持焊接过程中规范参数的协同匹配关系.试验结果表明,采用该控制系统的焊机,实现了焊接规范参数的自动匹配和自动调节,同时明显改善了焊缝成形和降低了焊接过程中的飞溅.     

基于LabVIEW和Devicenet总线的TIG逆变电源控制系统

设计一套基于LabVIEW和Devicenet总线板卡的对燃料棒焊接过程焊接电流进行实时监控的控制系统.系统由CIF50-DNM PCI和工控机以及带Devicenet总线接口的逆变焊接电源组成,通过调用动态链接库(CLN)节点的方式,解决了LabVIEW环境中不能直接驱动非NI公司的总线板卡的问题.实验结果表明,系统工作稳定,能实现对焊接电流的实时控制,满足了对焊接质量控制的要求.     

Investigation on weldability of magnesium alloy thin sheet T-joints: arc welding, laser welding, and laser-arc hybrid welding

Four welding methods, including laser welding, gas tungsten arc (GTA) welding, laser–GTA hybrid welding, and laser–GTA hybrid welding with cold welding wire, are used to investigate the weldability of T-joints of magnesium alloy thin sheet. Stake welding process is presented in this paper in order to overcome the defects, such as stress concentration and deformation, and improve the accessibility of T-joints in fillet welding process. The effect of heat source type on weldability of T-joints is analyzed. The microstructures and mechanical properties are investigated. Experimental results indicate that comparing with the other three welding methods, laser–GTA hybrid welding with cold welding wire is the most effective process for T-joints of magnesium alloy thin sheet. In this process, T-joints are full penetration and the toes are smooth and round, and besides, reinforcement forms on the upside of weld bead by the filled wire. The mechanical properties of T-joints made with laser–GTA hybrid welding with cold welding wire achieve 90 % of that of base metal and are superior to that without welding wire.     

焊缝位姿及焊枪位姿的模型

针对机器人弧焊条件下的特殊要求,建立了焊缝位姿和焊枪位姿模型,以坐标系的形式定量描述焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确且严格地描述焊缝的焊接位置和焊枪姿态的参数：焊缝倾角、焊缝转角及焊枪工作角和行走角,并给出了计算方法。上述参数不但计算简便,而且可以直接代表焊接位置和焊枪姿态对焊接质量的影响因素。模型对于焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有非常重要的意义。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

激光-电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光-钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的焊接,研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光"匙孔"行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数,对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明,激光"匙孔"和"匙孔"等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件,恰当的工艺参数可以使得激光"匙孔"维持稳定的开口状态,这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度,延长了镁等离子体的恢复时间,因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7.14倍和单独TIG电弧焊接效率的4.29倍。     

140万吨/年延迟焦化焦炭塔现场组焊安装的质量控制

分析了大型焦炭塔的结构特点,介绍了焦炭塔的现场组装焊接工艺及其焊接质量控制过程;为保证焊接质量,在筒体纵缝焊接采用了分段退焊工艺及在筒体横缝焊接采用了埋弧自动焊工艺,并制定了合理的焊接、无损检测、热处理质量控制工艺。实践证明,所采用的焊接工艺及所制定的质量控制措施是有效的,大型焦炭塔的制造是成功的。     

盾构机部件机器人焊接工艺研究

针对盾构机中关键部件的焊接加工特点与要求,建立了适应并满足不同部件焊接生产制造的机器人工作站;采用福尼斯TPS 500i焊接电源中的不同特性的PMC工艺开展了盾构机部件厚板多层多道焊接相关工艺研究。研究表明,Dynamic工艺适合于平焊与横焊位置打底焊接;Universal工艺适合于平焊位置填充与盖面焊接;PCS工艺适合于横焊位置填充与盖面焊接。由于Mix工艺的冷却时间较长,更利于熔融金属的冷却凝固,使用Mix工艺可以获得表面成形良好的立焊焊缝。对于盾构机典型关键部件的焊接制造,采用Dynamic+Universal工艺进行多层多道平焊,Dynamic+PCS工艺进行多层多道横焊,Mix工艺进行多层多道立焊后,焊缝成形良好,无未熔合及咬边等焊接缺陷。上述工艺组合可以用于盾构机部件的机器人自动化焊接中。     

薄板Al合金的TIG焊接头性能研究

针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔、热裂纹和焊接变形等特点,分析了薄板Al合金TIG焊方法中常见的问题,采用各种有效措施加以解决。通过改变焊接电流和速度得到了一系列的焊缝。对各焊接工艺下的焊接接头进行了显微组织分析和力学性能测试,得出了不同焊接工艺参数下焊接接头的力学性能。讨论了焊接电流对接头力学性能的影响,同时分析了不同焊接工艺参数时焊缝尺寸的变化规律。     

活性剂等离子弧焊焊接电弧的特性

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究。研究结果表明：活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大。电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式。活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高。     

光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。     

3A21与6063异种铝合金搅拌摩擦焊接头性能分析

为研究3A21与6063异种铝合金材料摩擦搅拌焊接头性能,文中选取了16组不同的焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊接试验。在试验过程中,为研究焊缝处的力学性能,减小了试件焊缝处的宽度,使拉伸断裂处能发生在焊缝处。通过整理试验数据,分析了6063-O/3A21与6063-T6/3A21焊接接头抗拉强度与接头硬度随焊速、转速以及焊速转速比变化的分布规律,得到了适用的焊接参数范围。试验表明,通过合理选择焊接参数,得到了力学性能良好的焊接接头,达到了工程应用要求。